(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される電流信号に応じたレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、
該半導体レーザ素子から発せられたレーザ光を受光する受光素子と、
前記半導体レーザ素子の発光を制御する制御部とを備え、
該制御部が、指令信号に応じた電流信号を前記半導体レーザ素子に対して出力する第１の半導体レーザ素子駆動回路と、前記受光素子により受光されたレーザ光の光量に基づいて電流信号を調整して前記半導体レーザ素子に対して出力する第２の半導体レーザ素子駆動回路と、指令信号に応じて第１の半導体レーザ素子駆動回路と第２の半導体レーザ素子駆動回路とを切り替える回路切替部とを備え、
前記第１の半導体レーザ素子駆動回路が、前記半導体レーザ素子にパルス状のレーザ光を出射させる電流信号を出力し、
前記第２の半導体レーザ素子駆動回路が、前記半導体レーザ素子に連続的なレーザ光を出射させる電流信号を出力する際に使用される光源装置と、
該光源装置から出射されたレーザ光を２次元的に走査する走査部と、
該走査部により走査されたレーザ光を標本に照射するとともに、標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、
該対物レンズにより集光され、走査部を介して戻る戻り光を検出する光検出部とを備えるレーザ走査型顕微鏡。
【請求項２】
前記光源装置は、
前記第２の半導体レーザ素子駆動回路が選択されている際に、前記半導体レーザ素子に出力される電流信号値を検出する電流検出部と、該電流検出部により検出された電流信号値と受光素子により検出されたレーザ光の光量とを対応づけて記憶する記憶部と、前記第１の半導体レーザ素子駆動回路が選択されている際に、前記記憶部に記憶されている電流信号値および光量に基づいて、前記第１の半導体レーザ素子駆動回路に入力する指令信号を補正する指令信号補正部を備える請求項１に記載のレーザ走査型顕微鏡。
【請求項３】
前記第１の半導体レーザ素子駆動回路が、前記半導体レーザ素子の出力が弱いときに使用され、
前記第２の半導体レーザ素子駆動回路が、前記半導体レーザ素子の出力が強いときに使用される請求項１に記載のレーザ走査型顕微鏡。
【請求項４】
前記光源装置は、
前記第２の半導体レーザ素子駆動回路が選択されている際に、前記半導体レーザ素子に出力される電流信号値を検出する電流検出部と、該電流検出部により検出された電流信号値と受光素子により検出されたレーザ光の光量とを対応づけて記憶する記憶部と、前記第１の半導体レーザ素子駆動回路が選択されている際に、前記記憶部に記憶されている電流信号値および光量に基づいて、前記第１の半導体レーザ素子駆動回路に入力する指令信号を補正する指令信号補正部を備える請求項３に記載のレーザ走査型顕微鏡。
【請求項５】
前記回路切替部により第１の半導体レーザ素子駆動回路に切り替えられたときに、出射させるパルス状のレーザ光の周波数に応じて、前記光検出器の検出タイミングを切り替えるタイミング切替部とをさらに備える請求項１に記載のレーザ走査型顕微鏡。
【請求項６】
前記光検出器は、検出タイミングの異なる複数の戻り光を検出し、
前記回路切替部により第１の半導体レーザ素子駆動回路と第２の半導体レーザ素子駆動回路とが切り替えられたときに、前記光検出器を切り替える検出器切替部とをさらに備える請求項１に記載のレーザ走査型顕微鏡。
【請求項７】
前記回路切替部により第１の半導体レーザ素子駆動回路と第２の半導体レーザ素子駆動回路とが切り替えられたときに、前記光検出器の検出タイミングおよび検出回路の少なくとも一方を切り替えるタイミング切替部とをさらに備える請求項１に記載のレーザ走査型顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ走査型顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、繰り返しパルス光を発生するレーザダイオードを備えた光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この光源装置は、ロックインアンプを備え、ロックインアンプの参照信号の周波数にピークを持たせることで高速パルスを低ノイズで提供することを目的としている。
【０００３】
【特許文献１】特許第２７７７２６８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ロックインアンプを用いる場合には、参照信号が周波数を持っている必要があり、一定の光量の光が連続的に出射される場合については安定化することができないという不都合がある。また、ロックインアンプを用いると装置が高価になるという不都合もある。
【０００５】
一方、光量を安定させるために、フォトダイオードのような検出器を用いてフィードバックをかける方法がある。しかしながら、高い周波数で変調された光を検出してフィードバックする場合には、フィードバック回路の浮遊容量や高いフィードバックゲインによりフィードバック回路の応答速度がレーザダイオードの変調速度に追従できないという不都合がある。
【０００６】
したがって、従来、高安定の光および高速変調の光の両方を出射させようとする場合には、同一波長の光を出射させる場合であっても、別個のレーザダイオードが必要となり、設置スペースやコストの問題や、ビーム径やビーム広がり角が異なるために光学分解能が異なってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易かつ低コストに、同一の光学性能を有する安定性の高い光と高速変調された光の両方を出射することができるレーザ走査型顕微鏡を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第１の態様は、入力される電流信号に応じたレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子から発せられたレーザ光を受光する受光素子と、前記半導体レーザ素子の発光を制御する制御部とを備え、該制御部が、指令信号に応じた電流信号を半導体レーザ素子に対して出力する第１の半導体レーザ駆動回路と、前記受光素子により受光されたレーザ光の光量に基づいて電流信号を調整して半導体レーザ素子に対して出力する第２の半導体レーザ駆動回路と、指令信号に応じて第１の半導体レーザ駆動回路と第２の半導体レーザ駆動回路とを切り替える回路切替部とを備え、第１の半導体レーザ素子駆動回路が、半導体レーザ素子にパルス状のレーザ光を出射させる電流信号を出力し、第２の半導体レーザ素子駆動回路が、半導体レーザ素子に連続的なレーザ光を出射させる電流信号を出力する際に使用される光源装置と、該光源装置から出射されたレーザ光を２次元的に走査する走査部と、該走査部により走査されたレーザ光を標本に照射するとともに、標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、該対物レンズにより集光され、走査部を介して戻る戻り光を検出する光検出部とを備えるレーザ走査型顕微鏡である。
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、高速変調のレーザ光が必要な場合には、制御部が回路切替部を作動させて第１の半導体レーザ駆動回路を選択することにより、指令信号に応じた電流信号が半導体レーザ素子に対して出力される。これにより、高速の指令信号通りの高速変調されたレーザ光を半導体レーザ素子から出射させることができる。一方、高安定のレーザ光が必要な場合には、制御部が回路切替部を作動させて第２の半導体レーザ駆動回路を選択することにより、出射されたレーザ光を受光素子により受光させ、受光されたレーザ光の光量をフィードバックさせた電流信号を半導体レーザ素子に入力することができる。これにより、安定性の高いレーザ光を半導体レーザ素子から出射させることができる。
すなわち、本発明によれば、簡易な構成で低コストに、同一の半導体レーザ素子から高速変調されたレーザ光および安定性の高いレーザ光の両方を出射させることができる。
また、このようにすることで、高速変調されたパルス状のレーザ光と、連続的なレーザ光を同一の半導体レーザ素子から出射させることができる。
【００１０】
また、光源装置から発せられたレーザ光が、走査部により２次元的に走査され、対物レンズにより標本に照射されることにより、対物レンズにおいて発生した戻り光が対物レンズによって集光されて、光検出部により検出される。光源装置は、高安定のレーザ光と高速変調されたレーザ光とを切り替えて出射可能であり、同一の波長、同一のビーム径やビームの広がり角等の光学特性を有するレーザ光を標本に照射して観察を行うことができる。
【００１１】
上記第１の態様においては、前記第２の半導体レーザ駆動回路が選択されている際に、前記半導体レーザ素子に出力される電流信号値を検出する電流検出部と、該電流検出部により検出された電流信号値と受光素子により検出されたレーザ光の光量とを対応づけて記憶する記憶部と、前記第１の半導体レーザ駆動回路が選択されている際に、前記記憶部に記憶されている電流信号値および光量に基づいて、前記第１の半導体レーザ駆動回路に入力する指令信号を補正する指令信号補正部を備えていてもよい。
【００１２】
このようにすることで、第２の半導体レーザ駆動回路が選択されて、受光素子により検出されたレーザ光の光量がフィードバックされて高安定のレーザ光が出射されている際に、半導体レーザ素子に出力される電流信号値が電流検出部によって検出されることにより、仮に半導体レーザ素子が劣化して、同一の指令信号に対する電流信号値が増加してしまった場合であっても、第１の半導体レーザ駆動回路が選択されている際に安定した光量のレーザ光を半導体レーザ素子から出射させることができる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、上記第１の態様において、前記第１の半導体レーザ駆動回路が、前記半導体レーザ素子の出力が弱いときに使用され、前記第２の半導体レーザ駆動回路が、前記半導体レーザ素子の出力が強いときに使用される光源装置を備えたレーザ走査型顕微鏡である。
このようにすることで、低パワー時の半導体レーザに内蔵されているフォトダイオードの応答特性低下の影響を受けずに安定した光を得ることができ、より正確な観察が可能となる。
【００１４】
上記第２の態様においては、前記第２の半導体レーザ駆動回路が選択されている際に、前記半導体レーザ素子に出力される電流信号値を検出する電流検出部と、該電流検出部により検出された電流信号値と受光素子により検出されたレーザ光の光量とを対応づけて記憶する記憶部と、前記第１の半導体レーザ駆動回路が選択されている際に、前記記憶部に記憶されている電流信号値および光量に基づいて、前記第１の半導体レーザ駆動回路に入力する指令信号を補正する指令信号補正部を備えていてもよい。
【００１５】
このようにすることで、第２の半導体レーザ駆動回路が選択されて、受光素子により検出されたレーザ光の光量がフィードバックされて高安定のレーザ光が出射されている際に、半導体レーザ素子に出力される電流信号値が電流検出部によって検出されることにより、仮に半導体レーザ素子の出力が低下して、同一の指令信号に対する電流信号値が増加してしまった場合であっても、第１の半導体レーザ駆動回路が選択されている際に安定した光量のレーザ光を半導体レーザ素子から出射させることができる。
【００１６】
本発明の第３の態様は、上記第２の態様の光源装置と、該光源装置から出射されたレーザ光を２次元的に走査する走査部と、該走査部により走査されたレーザ光を標本に照射するとともに、標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、該対物レンズにより集光され、走査部を介して戻る戻り光を検出する光検出器と、前記回路切替部により第１の半導体レーザ駆動回路に切り替えられたときに、出射させるパルス状のレーザ光の周波数に応じて、前記光検出器の検出タイミングを切り替えるタイミング切替部とを備えるレーザ走査型顕微鏡である。
【００１７】
本発明の第３の態様によれば、光源装置の回路切替部により第１の半導体レーザ駆動回路が選択されたときには、光源からパルス状のレーザ光が出射され、タイミング切替部の作動により、パルス状のレーザ光の周波数に応じて光検出器の検出タイミングが切り替えられる。これにより、光源装置から出射されるパルス状のレーザ光が照射されることにより標本から発生する戻り光をより確実に検出することが可能となる。
【００１８】
本発明の第４の態様は、上記第２の態様の光源装置と、該光源装置から出射されたレーザ光を２次元的に走査する走査部と、該走査部により走査されたレーザ光を標本に照射するとともに、標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、該対物レンズにより集光され、走査部を介して戻る戻り光を検出する検出タイミングの異なる複数の光検出器と、前記回路切替部により第１の半導体レーザ駆動回路と第２の半導体レーザ駆動回路とが切り替えられたときに、前記光検出器を切り替える検出器切替部とを備えるレーザ走査型顕微鏡である。
【００１９】
本発明の第４の態様によれば、光源装置の回路切替部により第１、第２の半導体レーザ駆動回路が切り替えられたときには、光源から出射されるレーザ光の種類に応じて、異なる検出タイミングの光検出器が切り替えられる。これにより、光源装置から出射されるレーザ光の種類に応じて、各レーザ光が照射されることにより標本から発生する戻り光をより確実に検出することが可能となる。
【００２０】
本発明の第５の態様は、上記第２の態様の光源装置と、該光源装置から出射されたレーザ光を２次元的に走査する走査部と、該走査部により走査されたレーザ光を標本に照射するとともに、標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、該対物レンズにより集光され、走査部を介して戻る戻り光を検出する光検出器と、前記回路切替部により第１の半導体レーザ駆動回路と第２の半導体レーザ駆動回路とが切り替えられたときに、前記光検出器の検出タイミングおよび検出回路の少なくとも一方を切り替えるタイミング切替部とを備えるレーザ走査型顕微鏡である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、簡易かつ低コストに、同一の光学性能を有する安定性の高い光と高速変調された光の両方を出射することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る光源装置１およびレーザ走査型顕微鏡２について、図１および図２を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡２は、図１に示されるように、レーザ光を出射する光源装置１と、該光源装置１から出射されたレーザ光を２次元的に走査するスキャナ（走査部）３と、該スキャナ３により走査されたレーザ光を集光する瞳投影レンズ４および結像レンズ５と、集光されたレーザ光を標本Ａに照射し、標本Ａから戻る戻り光を集光する対物レンズ６と、該対物レンズ６により集光され、結像レンズ５、瞳投影レンズ４およびスキャナ３を介して戻る戻り光を検出する光検出部７と、これらを制御する制御部８とを備えている。図中、符号９はミラーである。
【００２３】
光源装置１は、異なる波長のレーザ光を出射する複数のレーザダイオード素子１０と、該レーザダイオード素子１０からのレーザ光を同一光路に合流させるミラー１１およびダイクロイックミラー１２と、レーザダイオード素子１０から出射されたレーザ光の一部を分岐するビームスプリッタ１３と、分岐されたレーザ光を検出するフォトダイオード１４とを備えている。
【００２４】
光検出部７は、スキャナ３を介して戻る戻り光をレーザ光の光路から分岐するダイクロイックミラー１５と、共焦点レンズ１６と、共焦点ピンホール１７と、集光レンズ１８と、ミラー１９およびビームスプリッタ２０と、バリアフィルタ２１と、光検出器２２，２３とを備えている。光検出器２２，２３は、高速変調されたパルス状の戻り光を検出する第１の光検出器（ＡＰＤ：アバランシェ・フォトダイオード）２３と、安定的に継続する連続的な戻り光を検出する第２の光検出器（ＰＭＴ:光増倍管）２２である。ＰＭＴ２２、ＡＰＤ２３には、それぞれ出力信号を積分してＡ／Ｄ変換する検出回路２２１，２３１が接続されている。検出回路２２１，２３１でのサンプリングタイミング（スピード）は、各検出器２２，２３の特性に合わせて制御部８により設定される。ＡＰＤ２３はＰＭＴ２２よりもより高速な検出が可能なので、ＡＰＤ２３の検出回路２３１のサンプリングタイミングは、ＰＭＴ２２の検出回路２２１のサンプリングタイミングよりも短く設定されている。
【００２５】
制御部８は、図２に示されるように、調光値、観察モードおよび変調タイミング等を入力する入力部２４と、該入力部２４から入力された調光値および観察モードに基づいて、レーザダイオード素子１０の駆動指令信号を出力する駆動司令部２５と、該駆動司令部２５からの駆動指令信号に基づいてレーザダイオード素子１０に入力する電流信号を生成するレーザダイオード駆動回路２６とを備えている。
【００２６】
観察モードとしては、長時間タイムラプス観察や蛍光相関分光法（ＦＣＳ）観察時のような高精細モードと、蛍光寿命測定や蛍光周波数分離、低パワー領域でのパルス幅変調（ＰＷＭ）時のような高速モードがある。高精細モードでは、長時間にわたり安定した連続的なレーザ光の照射が望まれ、高速モードにおいては、高速変調されたレーザ光、例えば、パルス状のレーザ光の照射が望まれる。
【００２７】
レーザダイオード駆動回路２６は、駆動司令部２５からの指令信号通りの電流信号を出力する第１のレーザダイオード駆動回路２７と、該第１のレーザダイオード駆動回路２７を含み、前記フォトダイオード１４により検出されたレーザ光の光量に基づいてレーザダイオード素子１０に入力する電流信号を調節する第２のレーザダイオード駆動回路２８と、これらのレーザダイオード駆動回路２７，２７を切り替える切替スイッチ２９とを備えている。
【００２８】
駆動司令部２５は、観察モードを切り替えた際に変化する駆動指令信号を微調整するためのオフセットおよびゲインを記憶するメモリ２５ａを備えている。このオフセットとゲインにより、同じ目標値に対して２つのレーザダイオード駆動回路２７，２８からそれぞれ出力される駆動指令信号の大きさは完全に一致するように調整される。すなわち、観察モードとして高精細モードが入力された場合に駆動指令信号としてＶｓｌｏｗが出力されるとすると、観察モードとして高速モードが入力された場合には駆動指令信号として、Ｖｆａｓｔ＝Ｖｓｌｏｗ×ゲイン＋オフセットが出力されるようになっている。もちろん、Ｖｆａｓｔを基準として換算してもよいし、別の絶対的な基準値を設けてもよい。駆動司令部２５は、入力される観察モードに応じて、切替スイッチ２９をオンオフさせるとともに、高速モードが入力された場合にはメモリ２５ａからオフセットおよびゲインを読み出して駆動指令信号を算出するようになっている。図中、符号２５ｂは演算を行うＣＰＵである。
【００２９】
第１のレーザダイオード駆動回路２７は、駆動司令部２５からのディジタル信号からなる駆動指令信号を電圧信号に変換するＤ／Ａ変換器２７ａと、加算器２７ｂと、電圧信号を電流信号に変換するＶ／Ｉ変換器２７ｃとを備えている。
第２のレーザダイオード駆動回路２８は、さらに、フォトダイオード１４からの電流信号からなる検出信号を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換器２８ａと、該Ｉ／Ｖ変換器２８ａにより電圧信号に変換された検出信号と、第１のレーザダイオード駆動回路２７のＤ／Ａ変換器２７ａにより電圧信号に変換された駆動指令信号とを比較する比較器２８ｂとを備えている。
【００３０】
切替スイッチ２９は、観察モードとして高精細モードが選択された場合にオン状態にされることにより、第２のレーザダイオード駆動回路２８の比較器２８ｂと第１のレーザダイオード駆動回路２７の加算器２７ｂとを接続し、比較器２８ｂからの出力信号を加算器２７ｂに入力させるようになっている。また、切替スイッチ２９は、観察モードとして高速モードが選択された場合にオフ状態にされることにより、比較器２８ｂと加算器２７ｂとの接続を切断するようになっている。
【００３１】
また、制御部８は、入力部２４から入力された観察モードに基づいて、光検出器２２，２３を切り替えるようになっている。すなわち、高精細な観察を行うために高精細モードが入力されたときには、光検出器としてＰＭＴ（光増倍管）２２を選択し、高速の観察を行うために高速モードが入力されたときには、光検出器としてＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）２３を選択するようになっている。この光検出器２２，２３の切り替えは、例えば、図１に示されるように、ビームスプリッタ２０の切り替えによって検出光路を切り替えることにより行われるようになっている。
【００３２】
このように構成された本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡２の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡２を用いて標本Ａの高精細な観察を行う場合には、入力部２４から調光値および高精細モードを入力する。
【００３３】
駆動司令部２５は、入力された調光値に基づいて駆動指令信号Ｖｓｌｏｗを生成して出力する一方、切替スイッチ２９をオン状態に切り替える。これにより、駆動指令信号Ｖｓｌｏｗに応じた電流信号がレーザダイオード素子１０に出力され、レーザダイオード素子１０から駆動指令信号Ｖｓｌｏｗに応じた光量のレーザ光が出射される。
【００３４】
レーザ光はその一部がフォトダイオード１４により検出されることにより、比較器２８ｂおよび加算器２７ｂにより構成されたフィードバック回路を介してフィードバックされる。これにより、レーザダイオード素子１０から出射されるレーザ光の光量は、変動しないように高い安定性を維持したまま出射される。
【００３５】
また、入力部２４から高精細モードが入力されると、制御部８は、ビームスプリッタ２０を切り替えて、ＰＭＴ２２により戻り光が検出されるようにする。したがって、安定した光量のレーザ光を照射して得られる連続的な戻り光がＰＭＴ２２により検出され、高精細な観察を行うことができる。
【００３６】
次に、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡１を用いて標本Ａの高速観察を行うには、入力部２４から、調光値、高速モードおよび変調タイミングを入力する。
駆動司令部２５は、入力された調光値および変調タイミングに基づいて駆動指令信号Ｖｆａｓｔを生成して出力する一方、切替スイッチ２９をオフ状態に切り替える。これにより、駆動指令信号Ｖｆａｓｔに応じた電流信号がレーザダイオード素子１０に出力され、レーザダイオード素子１０から駆動指令信号Ｖｆａｓｔに応じた光量のレーザ光が出射される。
【００３７】
このとき、切替スイッチ２９によりフィードバック回路が切断されるので、駆動司令部２５からの駆動指令信号Ｖｆａｓｔのみによって決まる光量の高速変調されたレーザ光が出射される。
また、入力部２４から高速モードが入力されると、制御部８は、ビームスプリッタ２０を切り替えて、ＡＰＤ２３により戻り光が検出されるようにする。したがって、レーザダイオード素子１０から出射される高速変調されたレーザ光に追従した高速の検出タイミングで戻り光を検出することができ、標本Ａの速い動きをより正確に観察することができる。
【００３８】
このように、本実施形態に係る光源装置１およびレーザ走査型顕微鏡２によれば、高精細モードが選択されたときには、安定した光量のレーザ光を連続して照射して高精細な観察を行うことができ、高速観察を行う場合には、高い周波数で変調されたレーザ光をフィードバックしないので、フィードバック回路の浮遊容量や応答速度の問題がなく、より正確に観察を行うことができる。
【００３９】
しかも、本実施形態に係る光源装置１およびレーザ走査型顕微鏡２によれば、同一波長のレーザ光を発生する各レーザダイオード素子１０において、高精細モードによる高安定のレーザ光と、高速モードによる高速変調されたレーザ光の両方を出射させることができ、設置スペースを低減してコストを抑え、また、両モードにおけるビーム径やビーム広がり角を同じにして同一の光学分解能を達成することができるという利点がある。
【００４０】
なお、本実施形態に係る光源装置１においては、高速観察用の第１のレーザダイオード駆動回路２７に、フィードバック回路を加えたものを高精細観察用の第２のレーザダイオード駆動回路２８としたが、これに代えて、図３に示されるように、第１のレーザダイオード駆動回路２７と第２のレーザダイオード駆動回路２８とを別個に設け、レーザダイオード駆動回路２７，２８自体を切替スイッチ２９により切り替えることにしてもよい。
【００４１】
この場合には、第２のレーザダイオード駆動回路２８に、Ｄ／Ａ変換器２８ｃ、加算器２８ｄおよびＶ／Ｉ変換器２８ｅを備える必要がある。
このようにすることで、２つのレーザダイオード駆動回路２７，２８としては、それぞれの観察モードに適した、高速変調可能なものと電流安定化回路やオフセット調整機構およびゲイン調整機構を有するものを採用することができ、さらに効果的である。
【００４２】
また、第１のレーザダイオード駆動回路２７に加算器２７ｂを設けてフォトダイオード１４からの検出信号と駆動指令信号との偏差信号を加算器２７ｂに戻すことでフィードバック回路を構成したが、これに代えて、図４に示されるように、フォトダイオード１４からの検出信号を駆動司令部２５に戻してフィードバック回路を構成してもよい。この場合には、第２のレーザダイオード駆動回路２８にＡ／Ｄ変換器２８ｆが備えられている必要がある。この場合においても、２つのレーザダイオード駆動回路２７，２８としては、それぞれの観察モードに適したものを採用することができる。
【００４３】
また、本実施形態においては、レーザダイオード素子１０から出射されたレーザ光の一部を分岐してフォトダイオード１４により検出することとしたが、これに代えて、フォトダイオード１４付きのレーザダイオード素子１０を採用してもよい。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る光源装置およびレーザ走査型顕微鏡について、図５から図９を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る光源装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００４５】
本実施形態に係る光源装置は、図５に示されるように、第１の駆動回路２７′に、レーザダイオード素子１０を駆動するための電流信号を検出する検流計２７ｄを設け、該検流計２７ｄにおける検出信号を駆動司令部２５に入力する点、駆動司令部２５において、駆動指令信号と検流計２７ｄにおける検出信号とを対応づけて記憶する点、ＣＰＵ２５ｂにおいて、記憶されている駆動指令信号と検出信号との関係に基づいて駆動指令信号を生成する点において第１の実施形態に係る光源装置１と相違している。
【００４６】
さらに具体的には、観察モードとして高精細モードが選択されたときに、駆動指令信号に応じて、安定的に一定の光量のレーザ光がレーザダイオード素子１０から出射されるが、仮に、レーザダイオード素子１０が劣化した場合には、駆動指令信号にかかわらず、同一の光量のレーザ光を出射させるためにレーザダイオード素子１０に入力される電流信号は図６に示されるように自動的に上昇していくことになる。
【００４７】
この場合に、第１の実施形態の場合には、観察モードとして高速モードが選択されると、レーザダイオード素子１０の劣化にかかわらず、駆動指令信号に応じた電流信号がレーザダイオード素子１０に入力されるので、レーザダイオード素子１０から出射されるレーザ光の光量は、図７に示されるように低下していくことになる。
【００４８】
これに対して、本実施形態に係る光源装置では、高精細モードにおいてフィードバック回路により電流信号が自動調節されることを利用して、その際の電流信号と駆動指令信号との関係をメモリ２５ａに記憶しておき、高速モードにおいては、記憶されている電流信号と駆動指令信号との関係に基づいて、所望の光量が得られる駆動指令信号を発生することができる。これにより、図８に示されるように、レーザダイオード素子１０の劣化にかかわらず、高精細モードのみならず高速モードにおいても安定した光量のレーザ光を出射させることができるという利点がある。なお、図９は、図８の高速モード時のレーザ光の光量を達成するためのタイミングチャートを示している。
【００４９】
この場合において、高精細モードにおいて検出した電流信号を高速モードで利用するので、高速モードに先立つ高精細モードにおいて定期的にまたは必要に応じて電流信号を検出しておく必要がある。
本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡においては、例えば、高速モードによる観察中のスキャナ３による帰線期間において高精細モードに切り替えて電流信号の検出を行い、それを高速モードにおける観察に反映させることにすれば、直近のレーザダイオード素子１０の状態に応じた駆動指令信号を生成できるので効果的である。
【００５０】
なお、本実施形態においては、図１０および図１１に示されるように、検出回路２２１内に切り替え可能な２系統の回路２２１Ａ，２２１Ｂを設けて、レーザダイオード駆動回路２７，２８の切り替えに同期させて検出回路２２１内のスイッチ２２１Ｃを切り替えることにしてもよい。
回路２２１Ａは、積分回路とＡ／Ｄ変換器とを備え、高精細モードにおいて選択される。回路２２１Ｂは、Ａ／Ｄ変換器のみからなり、高速モードにおいて選択される。
【００５１】
検出回路２２１内にスイッチ２２１Ｃを設けることなく、回路２２１Ａの１系統だけで構成してもよい。その場合、積分回路の積分時間やＡ／Ｄ変換器のサンプリングレートをレーザダイオード駆動回路２７，２８の切り替えに同期させて変更することにすればよい。
また、２系統の回路２２１Ａ，２２１Ｂを切り替える場合においても、積分回路の積分時間やＡ／Ｄ変換器のサンプリングレートをレーザダイオード駆動回路２７，２８の切り替えに同期させて変更してもよい。
また、高速モードを選択して第１のレーザダイオード駆動回路２７に切り替えられた場合に、パルスレーザ光の周波数に応じて積分時間やサンプリングレートを変更してもよい。
【００５２】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る光源装置１について、図１２から図１４を参照して以下に説明する。
従来、低い周波数で変調する際、フォトダイオードのような検出器を用いてフィードバックをかけると、点灯するパワーによって応答速度が異なり、光の安定性が損なわれていた。つまり、低いパワー時には、図１４のようにレーザダイオードに内蔵されるフォトダイオードの種類によっては、応答速度が悪い（安定化するまでに時間が掛かる）ため、フィードバック回路を構成すると、図１２に示す点灯指令信号が与える目標値に対し、図１３のように実際の出力がオーバーシュートしてしまうという不都合が生じるためである。このため、従来は外部のフォトダイオードを新たに設けてフィードバックする必要があり、光学系が大きくなり、またコストも上がってしまっていた。
【００５３】
そこで、本実施形態の光源装置１は、前記第１の実施形態に係る光源装置１において、前記第１のレーザダイオード駆動回路２７が、前記レーザダイオード素子１０の出力が弱いときに使用され、前記第２のレーザダイオード駆動回路２８が、前記レーザダイオード素子１０の出力が強いときに使用される構成とした。
本実施形態においては、低パワー時にはフィードバックを切るため、レーザダイオードに内蔵されているフォトダイオードの種類によって、応答速度が悪くなる（安定化するまでに時間が掛かる）ことにより、実際の出力がオーバーシュートしてしまう現象を防止できる。このため、低い周波数で変調する際であっても、外部のフォトダイオードを新たに設ける必要がないため、光学系を大きくせず、かつ低コストに安定した光を得ることが可能となる。
【００５４】
低パワー時における本実施形態は、第１の実施形態を変更して得ることができる。すなわち、第１の実施形態の「高速モード」を低パワーモードに、「高精細モード」を高パワーモードに置き換える。このように変形すると、モードと指令信号が以下のように変更される。
レーザの出力強度が入力部２４から入力され、制御部に設定されると、制御部８（ＣＰＵ２５ｂ）が、その設定された強度に応じて、低パワーモードか高パワーモードかを判定する。判定基準は、例えばレーザダイオードの最大出力の１％である。
低パワーモードのときの指令信号を、Ｖｓｌｏｗ、高パワーモードのときの指令信号を、Ｖｈｉｇｈとすると、Ｖｓｌｏｗ＝Ｖｈｉｇｈ×ゲイン＋オフセットが出力される。駆動司令部２５は、低パワーモードが入力された場合にはメモリ２５ａからオフセットおよびゲインを読み出して駆動指令信号を算出する。その後は第１の実施形態と同様の作用となるため、説明を省略する。
【００５５】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について以下に説明する。
本実施形態の光源装置１は、前記第３の実施形態の光源装置１において、前記第２のレーザダイオード駆動回路２８が選択されている際に、前記レーザダイオード素子１０に出力される電流信号値を検出する電流検出部２７ｄと、該電流検出部２７ｄにより検出された電流信号値と受光素子により検出されたレーザ光の光量とを対応づけて記憶する記憶部２５と、前記第１のレーザダイオード駆動回路２７が選択されている際に、前記記憶部２５に記憶されている電流信号値および光量に基づいて、前記第１のレーザダイオード駆動回路２７に入力する指令信号を補正する指令信号補正部２５ｂとを備える構成とした。
【００５６】
本実施形態に係る光源装置１では、高パワーモードにおいてフィードバック回路により電流信号が自動調節されることを利用して、その際の電流信号と駆動指令信号との関係をメモリ２５ａに記憶しておき、低パワーモードにおいては、記憶されている電流信号と駆動指令信号との関係に基づいて、所望の光量が得られる駆動指令信号を発生することができる。これにより、低パワーモードにおいても安定した光量のレーザ光を出射させることができる。
【００５７】
また、本発明の第２の実施形態と本実施形態を組み合わせて同時に実施してもよい。その場合、観察モードかつ設定パワーが高パワーモードの場合にフィードバック制御をおこない、その他の場合（高速モードの場合、および、高精細かつ低パワーモード）はフィードバックを切る。低パワーモードのときにフィードバックを切ることで、低パワー時のレーザダイオードに内蔵されているフォトダイオードの悪い応答特性の影響を受けずに、安定した光を得ることができ、より正確な観察が可能となる。
【００５８】
なお、前記レーザダイオードは半導体レーザの一種である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡を示す全体構成図である。
【図２】図１のレーザ走査型顕微鏡に用いられる本実施形態に係る光源装置を示すブロック図である。
【図３】図２の光源装置の第１の変形例を示すブロック図である。
【図４】図２の光源装置の第２の変形例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る光源装置を示すブロック図である。
【図６】図５の光源装置においてレーザダイオード素子が劣化した場合の高精細モードにおける駆動指令信号、電流信号およびレーザ光の光量の時間変化を示すグラフである。
【図７】図２の光源装置においてレーザダイオード素子が劣化した場合の高速モードにおける駆動指令信号、電流信号およびレーザ光の光量の時間変化を示すグラフである。
【図８】図５の光源装置においてレーザダイオード素子が劣化した場合の高速モードにおける駆動指令信号、電流信号およびレーザ光の光量の時間変化を示すグラフである。
【図９】図８の高速モード時のレーザ光の光量を達成するためのタイミングチャートを示す図である。
【図１０】図１のレーザ走査型顕微鏡の変形例を示す全体構成図である。
【図１１】図１０のレーザ走査型顕微鏡の検出回路の内部構造例を示すブロック図である。
【図１２】図２の光源装置においてフィードバック回路を構成した場合の点灯指令信号が与えるレーザ光の光量の時間変化（目標値）を示すグラフである。
【図１３】図２の光源装置においてフィードバック回路を構成した場合の低パワー時にオーバーシュートした際の目標値に対するレーザ光の光量の時間変化を示すグラフである。
【図１４】図２の光源装置においてフィードバック回路を構成した場合のレーザダイオードに内蔵されたフォトダイオードの応答速度が悪い場合における実際のレーザ光の光量の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６０】
Ａ  標本
１  光源装置
２  レーザ走査型顕微鏡
３  スキャナ（走査部）
６  対物レンズ
７  光検出部
８  制御部
１０  レーザダイオード素子
１４  フォトダイオード（受光素子）
２２，２３  光検出器
２５  駆動司令部（タイミング切替部、検出器切替部）
２５ａ  メモリ（記憶部）
２５ｂ  ＣＰＵ（指令信号補正部）
２７，２７′  第１のＬＤ駆動回路
２７ｄ  検流計（電流検出部）
２８  第２のＬＤ駆動回路
２９  切替スイッチ（回路切替部）
【図１】
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【図２】
0005231154.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005231154.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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